Hiệu Quả Xử Lý Nước Thải Sau Hầm Tự Hoại Bằng Than Bùn Và Than Tràm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƢỜNG & TNTN BỘ MÔN KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG  NGUYỄN PHẠM HỒNG VÂN ĐỀ TÀI: HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SAU HẦM TỰ HOẠI BẰNG THAN BÙN VÀ THAN TRÀM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG 2010 Cán hƣớng dẫn: PGS.TS TRƢƠNG THỊ NGA KS CƠ THỊ KÍNH Cần Thơ, 05/2010 Luận văn kèm theo đây, với tựa đề “Hiệu xử lý nước thải sau hầm tự hoại than bùn than tràm”, sinh viên Nguyễn Phạm Hồng Vân, lớp KHMT32 thực báo cáo hội đồng chấm luận văn thông qua PGS.TS Trương Thị Nga TS Bùi Thị Nga ThS Lê Anh Kha LỜI CẢM TẠ Em xin chân thành cám ơn cô Trương Thị Nga tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức quý báu cho em trình làm luận văn Xin cảm ơn cô Bùi Thị Nga, thầy Lê Anh Kha, Cơ Thị Kính nhiệt tình đóng góp ý kiến chia sẻ kinh nghiệm cho em trình phân tích mẫu viết Cảm ơn thành viên lớp KHMT32 bạn bè giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập làm luận văn Và em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô môn Khoa Học Môi Trường, Khoa Mơi Trường & TNTN hết lịng truyền đạt kiến thức quý báu tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em suốt trình học tập, để chúng em trở thành người có tri thức, có ích cho thân, gia đình cho xã hội Em xin chân thành cảm ơn Nguyễn Phạm Hồng Vân TÓM LƢỢC Nước thải sinh hoạt nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt cộng đồng dân cư Các thành phần ô nhiễm đặc trưng thường thấy nước thải sinh hoạt BOD, COD, Nitơ Photpho Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng Nitơ Photpho lớn, khơng loại bỏ làm cho nguồn tiếp nhận nước thải bị phú dưỡng hóa Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng nước thải sinh hoạt loại mầm bệnh lây truyền vi sinh vật có phân Để góp phần cải thiện chất lượng nước thải sinh hoạt, đặc biệt nước thải có nồng độ nhiễm đậm đặc từ hầm tự hoại Đề tài “ Hiệu xử lý nƣớc thải hầm tự hoại than bùn than tràm” thực từ tháng 1/2009 kết thúc vào tháng 4/2009 Các tiêu DO, pH, độ đục, EC, COD, tổng đạm, tổng lân vi sinh nước thải chưa xử lý nước thải qua xử lý than bùn than tràm phân tích, đồng thời so sánh hiệu xử lý hai loại than Kết cho thấy, nước thải từ hầm tự hoại có nồng độ COD, tổng đạm, tổng lân đặc biệt số lượng vi sinh vượt chuẩn cho phép Sau qua xử lý than bùn than tràm, nồng độ nitơ giảm từ 30-50%, nồng độ photpho giảm từ 70-90% Đặc biệt, hiệu suất xử lý vi sinh đạt đến 99% So sánh hiệu xử lý hai loại than than bùn có khả xử lý tốt than tràm, than bùn làm cho nước đầu có pH thấp hơn, than bùn có thời gian sử dụng than tràm (nhanh bị phân hủy giảm khả hấp phụ hơn) MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ………………………………………………………………….3 TÓM LƯỢC………………………………………………………………… .4 MỤC LỤC…………………………………………………………………… CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU………………………………………………………9 Đặt vấn đề…………………………………………………………… Mục tiêu đề tài………………………………………………… 10 CHƢƠNG II: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU………………………………….11 Vai trò nước sinh hoạt…………………………………… 11 Hiện trạng sử dụng xử lý nước thải sinh hoạt đồng sông Cửu Long…………………………………………………………………….12 Đặc điểm nước thải sau hầm tự hoại………………………………………13 Các thông số ảnh hưởng đến chất lượng nước…………………………….14 4.1/ Độ đục (NTU)………………………………………………………… 14 4.2/ pH……………………………………………………………………… 15 4.3/Oxy hòa tan DO (mg/l) :…………………………………………………16 4.4/Nhu cầu Oxy hóa học COD (mg/l):…………………………………… 16 4.5/Tổng Nitơ (mg/l):…………………………………………………… .17 4.6/Tổng Lân (mg/l):…………………………………………………………17 4.7/ EC (mS/cm):…………………………………………………………….18 4.8/Vi sinh gây bệnh nước (CFU/100ml): ………………………… 18 Tính chất than bùn than tràm:…………………………………… .20 5.1/ Than bùn:…………………………………………………………… 20 5.2/ Than tràm:……………………………………………………………… 21 Một số phương pháp xử lý nước thải…………………………………… 21 6.1/ Hấp phụ………………………………………………………………… 21 6.2/ Trao đổi ion…………………………………………………………… .22 6.3/ Lọc học……………………………………………………………… 22 CHƢƠNG III: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…… 23 Thời gian địa điểm nghiên cứu:……………………………………… 23 Phương tiện nghiên cứu:………………………………………………… 23 Phương pháp nghiên cứu:…………………………………………………24 3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm:………………………………………….25 3.2 Phương pháp thu mẫu phân tích mẫu:……………………………… 26 CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN:……………………………28 Chất lượng nước thải sau hầm tự hoại chưa qua xử lý……………… 28 1.1/ Nồng độ chất nước thải (đợt 1)……………………………….30 1.2/ Nồng độ chất nước thải (đợt 2):………………………………31 Chất lượng nước thải sau xử lý……………………………………… 32 2.1/ Oxy hòa tan ( mg/l):…………………………………………………… 32 2.2/ pH :………………………………………………………………………33 2.3/ EC (ms/cm):…………………………………………………………… 35 2.4/ Độ đục ( NTU):………………………………………………………….37 2.5/ COD (mg/l):…………………………………………………………… 38 2.6/ TP (mg/l):……………………………………………………………… 39 2.7/ TN (mg/l):……………………………………………………………….42 2.8/ Vi sinh (CFU/100ml):………………………………………………… 44 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………… 49 Kết luận:………………………………………………………………… 49 Kiến nghị:………………………………………………………………….50 DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Sơ đồ hệ thống phân phối nước thải vào thùng lọc…………….25 Hình 2: Mơ hình lớp vật liệu lọc……………………………………… 25 Hình 3: Nồng độ Oxy hịa tan nước thải trước sau xử lý…… 32 Hình 4: pH nước thải trước sau xử lý……………………………34 Hình 5: Sự thay đổi pH nước thải sau xử lý than bùn trình thí nghiệm………………………………………………………….35 Hình 6: Độ dẫn điện nước thải trước sau xử lý………………… 36 Hình 7: Độ đục nước thải trước sau xử lý……………………… 37 Hình 8: Nồng độ COD nước thải trước sau xử lý……………… 39 Hình 9: Hiệu suất xử lý COD than bùn than tràm………………… 39 Hình 10: Nồng độ Lân tổng nước thải trước sau xử lý…………… 41 Hình 11: Hiệu suất xử lý Lân nước thải than bùn than tràm… 42 Hình 12: Nồng độ Đạm tổng nước thải trước sau xử lý………… 43 Hình 13: Hiệu suất xử lý đạm than bùn than tràm………………… 44 Hình 14: Lượng Coliform nước thải trước sau xử lý…………… 45 Hình 15: Lượng E.coli nước thải trước sau xử lý………………… 46 Hình 16: Hiệu suất xử lý Coliform than bùn than tràm…………… 47 Hình 17: Hiệu suất xử lý E.coli than bùn than tràm……………… 47 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Các bệnh lây lan qua đường nước…………………………… 12 Bảng 2: Chất lượng nước thải sau hầm tự hoại chưa qua xử lý……… 29 CHƢƠNG I MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Tài nguyên nước thành phần chủ yếu môi trường sống, định thành công chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia Hiện nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá quan trọng phải đối mặt với nguy ô nhiễm cạn kiệt Nhu cầu nước cấp sinh hoạt vô xúc Thế nhưng, nguồn nước thải sinh hoạt lại không thu gom xử lý mức nên nguồn nước cung cấp cho người tự nhiên bị nhiễm bẩn phục hồi Một phần ý thức người dân chưa bắt kịp với phát triển xã hội đồng nghĩa với chưa có khái niệm bảo vệ môi trường nên lượng lớn rác thải sinh hoạt, nước thải sinh hoạt không thu gom xử lý đưa vào hệ thống kênh rạch làm xuất vi sinh vật gây bệnh ảnh hưởng đến sức khỏe người chất lượng nguồn nước Nước thải sinh hoạt chứa nhiều thành phần nhiễm có nồng độ thay đổi phức tạp phụ thuộc vào điều kiện sống, thói quen sinh hoạt người Thành phần ô nhiễm nước thải bao gồm: chất rắn, chất hữu phân hủy sinh học, vi khuẩn gây bệnh,… (Lê Trình, 1997) Do đó, nguồn nước thải sinh hoạt không xử lý mà thải trực tiếp hệ thống sơng ngịi, kênh rạch lân cận làm ô nhiễm nguồn nước, gây tác động tiêu cực đến hệ sinh thái thủy vực ảnh hưởng đến sức khỏe người Vấn đề xử lý nước thải sinh hoạt vấn đề cấp bách cần thực Có nhiều giải pháp xử lý nước thải Hiện nay, số nghiên cứu khả sử dụng vật liệu lọc tỏ hiệu triển vọng Trong vật liệu lọc, than hoạt tính coi vật liệu lọc hiệu Than hoạt tính loại vật liệu có khả hấp phụ đặc biệt, nên sử dụng nhiều lĩnh vực, có việc ứng dụng để xử lý nước sinh hoạt Than hoạt tính sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác than antraxit, than bitum, gáo dừa, than bùn, than tràm, Tuy nhiên, qua trình chế tạo nên giá thành than hoạt tính cao Đã có số nghiên cứu khả xử lý nước ô nhiễm loại than than bùn, than tràm, than gáo dừa,… Và có nghiên cứu khả lọc nước thải dệt nhuộm than tràm công bố Theo tài liệu dự báo đề tài “Tổng hợp tài liệu địa chất, chất lượng đánh giá tiềm than bùn Việt Nam” Nguyễn Trọng Khiêm, Tập đồn Cơng nghiệp than - Khống sản Việt Nam năm 1985 tài nguyên than bùn nước ước tính 7.100 triệu m3, riêng Nam Bộ 5.000 triệu m3 Tràm lồi thực vật dễ thích nghi phân bố rộng Đồng sông Cửu Long Than tràm sử dụng phổ biến loại than gỗ tiêu thụ nhiều ĐBSCL Dựa vào nguồn nguyên liệu dồi than bùn than tràm với tính cấp thiết vấn đề ô nhiễm nước, đề tài nghiên cứu: “Hiệu xử lý nƣớc thải sau hầm tự hoại than bùn than tràm” tiến hành với mục tiêu đánh giá khả loại bỏ chất ô nhiễm nước thải sau hầm tự hoại than bùn than tràm, nhằm góp phần cải thiện chất lượng nước, vấn đề môi trường cần quan tâm ĐBSCL MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2.1/ Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu khả xử lý nước thải sinh hoạt than bùn than tràm 2.2/ Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiệu than bùn than tràm việc xử lý nước thải sinh hoạt đặc biệt nước thải sau hầm tự hoại - So sánh hiệu xử lý nước thải sinh hoạt than bùn than tràm, so sánh chất lượng nước đầu với tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp (QCVN 14-2008/ Bộ TNMT TCVN 5945-2005) 10 thấp không thuận lợi cho phát triển loài sinh vật Do pH cao hay thấp làm thay đổi độ thẩm thấu màng tế bào dẫn đến rối loạn trình trao đổi muối - nước thể môi trường Điều làm cho hầu hết vi khuẩn Coliform, E.coli không phát triển nước thải qua lọc than bùn 46 CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Nước thải từ hầm tự hoại có nồng độ tổng đạm lên đến 180mg/l Tổng lân từ 7,25-9,25mg/l Lượng Coliform cao, có đến 1,0x107-5,3x107 CFU/100ml, lượng E.Coli 3x107 – 1,3 x 107CFU/100ml Với nồng độ chất ô nhiễm cao vậy, nước thải nguồn gây ô nhiễm nguồn gây bệnh lớn cho nơi tiếp nhận Kết khảo sát hai đợt thu mẫu từ ngày thứ 25 ngày thứ 55 sau bố trí thí nghiệm, than bùn có khả xử lý tốt than tràm tiêu: tổng đạm (than bùn: 52,7%, than tràm: 25,56%), tổng lân (than bùn: 95,72%, than tràm: 78,4%) Mặc khác, hiệu suất xử lý COD than tràm lại tốt than bùn (than tràm: 65,8%, than bùn: 41,67% 0%) Cả hai loại than có khả xử lý vi sinh tốt Khả xử lý Coliform than tràm đạt 97,13%, than bùn xử lý đạt 99,9% Đối với vi khuẩn E.Coli, than tràm đạt 98,39%, than bùn 99,96% Nước thải sau xử lý than bùn có pH thấp, từ 1,98- 4,91 55 ngày hoạt động Độ pH thấp làm giảm khả hoạt động vi sinh vật trình xử lý sinh học Hệ thống xử lý nước thải than hoạt động tốt, hiệu suất cao khơng có tượng tắc nghẽn Tuy nhiên, q trình thí nghiệm kéo dài đến tháng nên có tượng than tích lũy chất hữu phân hủy, đó, than bùn có dấu hiệu phân hủy nhanh than tràm, vậy, thời gian sử dụng than bùn để lọc nước so với than tràm 47 KIẾN NGHỊ Hệ thống xử lý nước phạm vi đề tài thiết kế đơn giản thời gian ngắn Nên bố trí thí nghiệm với thời gian dài để đánh giá thời gian xử lý nước hiệu hai loại than Nên làm thí nghiệm thêm với tiêu phản ánh chất lượng nước quan trọng khác BOD, kim loại nặng,… để đánh giá tốt khả xử lý nước than tràm than bùn Than bùn than tràm sau dùng để xử lý nước có chứa lượng lớn chất hữu cơ, đạm lân Đây nguồn phân hữu quý giá cho ĐBSCL giá thành phân bón ngồi thị trường lên cao Nên có nghiên cứu khả dùng than bùn than tràm sau xử lý nước để làm phân bón 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Anh Tuấn, 2006 Cẩm nang cấp nước ĐHCT Lê Hồng Việt, 2000 Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải ĐHCT Lê Hồng Việt, 2003 Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải ĐHCT Lê Tuyết Minh, 2006 Bài giảng đánh giá chất lượng đất, nước, khơng khí ĐHCT Đỗ Hồng Lan Chi- Lâm Minh Triết, 2005 Vi sinh vật môi trường NXB ĐHQG TP HCM Trung Tâm đào tạo ngành nước Môi trường, 1999 Sổ tay xử lý nước NXB Xây Dựng PGS.TS Lương Đức Phẩm, 2007 Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học NXB Giáo Dục Tăng Văn Đồn, 2007 Giáo trình kỹ thuật mơi trường NXB Giáo Dục Đặng Kim Chi, 1999 Hóa học mơi trường NXB Khoa Học-Kỹ Thuật, Hà Nội 10 Lê Văn Khoa, 1995 Mơi Trường Ơ nhiễm NXB Giáo Dục 11 Hoàng Huệ, 1996 Xử lý nước thải NXB Xây dựng, Hà Nội 12 Huỳnh Lê Duy Anh, 2008 Hiệu xử lý bình lọc nước-cát sinh học quy mơ nơng hộ xã Thuận Hịa, Huyện Mỹ Tú, Tình Sóc Trăng Luận văn tốt nghiệp ĐHCT 13 Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyền, Phạm Văn Ty, 2000 Vi sinh vật học NXB Giáo Dục 14 Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Hiền Thảo, 1996 Các trình vi sinh vật cơng trình cấp nước NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 15 Nguyễn Thị Diệp Chi, 2004 Giáo trình Hóa học Mơi trường ĐHCT 16 Nguyễn Văn Bé, 1996 Bài giảng Thủy hóa ĐHCT 49 17 Lê Trình, 1997 Quan trắc kiểm sốt ô nhiễm môi trường nước Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 18 Nguyễn Đức Lượng-Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh học môi trường, tập 1, Nhà xuất Đại Học Bách Khoa TP HCM 19 Nguyễn Xuân Lộc, 2006 Hiệu xử lý nước thải Điền Thanh Sesbania rostrata, Lúa Oryza sativa, Thầu Dầu Ricinus communis, Sậy Phragmites australis Cỏ Voi Pennisetum purpureum Luận văn cao học ĐHCT 20 Đỗ Minh Nhựt, 1997 Khảo sát so sánh chất lượng nguồn than bùn Kiên Giang Luận án thạc sĩ Nông học ĐHCT 21 Phan Đinh Tuấn, Nguyễn Trần Huyền Anh, 2008 Nghiên cứu ứng dụng than tràm hoạt tính xử lý nước thải dệt nhuộm Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, T.11, S.8 22 Chongrak Polprasert, 1989 Organic waste recyling John Willey & Sons 23 http://www.yeumoitruong.com 24 http://www.unicef.org 25 http://www.nea.gov.vn 26 http://www.chem4all.vn 27 http://www.thanhoattinh.com 28 http://www.hanam.gov.vn/index.asp?newsID=660 28 http://www.ctu.edu.vn/colleges/tech/bomon/ttktmoitruong/giao%20 trinh%20dien%20tu/xlnt/naturaltreatment.htm 29 http://www.hanam.gov.vn/index.asp?newsID=660 30 (www.donre.hochiminhcity.gov.vn/ /tietkiemnuoc.htm) 50 PHỤ LỤC Phụ Lục : Bảng: Giá trị giới hạn số thông số nồng độ chất ô nhiễm nước thải công nghiệp (TCVN 5945-2005) Đơn vị TT Thông số Giá trị giới hạn A B C 5,5 đến đến pH - đến Mùi - Không chịu COD mg/l 50 80 400 Amoni Nitơ) 10 15 Tổng nitơ mg/l 15 30 60 Tổng phôtpho mg/l Coliform MPN/ 100ml 3000 5000 - (tính theo mg/l khó Khơng chịu khó - Nước thải cơng nghiệp có giá trị thơng số nồng độ chất ô nhiễm nhỏ giá trị qui định cột A đổ vào vực nước thường dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt Nước thải cơng nghiệp có giá trị thơng số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị qui định cột A nhỏ giá trị qui định cột B đổ vào vực nước nhận thải khác trừ thủy vực qui định cột A Nước thải cơng nghiệp có giá trị thông số nồng độ chất ô nhiễm lớn giá trị quy định cột B không vượt giá trị qui định cột C phép thải vào nơi qui định (như hồ chứa nước thải xây riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lý nước thải tập trung…) 51 Bảng : Thông số ô nhiễm giới hạn cho phép nước thải sinh hoạt Theo QCVN 14-2008/ Bộ TNMT Thông số STT Đơn vị Nồng độ A B - 5-9 5-9 pH Amoni (tính theo N) mg/l 10 Nitrat NO3- mg/l 30 50 (tính theo N) Phosphat PO43- mg/l 10 (tính theo P) Tổng Coliforms MPN/100ml 3.000 5.000 Trong đó: - Cột A quy định giá trị C thơng số nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt thải vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột A1 A2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt) - Cột B quy định giá trị C thông số nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt thải vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 B2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt vùng nước ven bờ) 52 Phụ Lục : Một số hình ảnh hệ thống lọc nước than Hình: Nước thải dẫn từ hầm tự hoại Hình: Các nghiệm thức than bùn than tràm đặt ngẫu nhiên Hình: Thùng lọc nước than bùn Hình: Thùng lọc nước than tràm Hình: Mẫu nước đầu vào, nước qua lọc than tràm nước qua lọc than bùn 53 Phụ lục 3: Thử t-Test Bảng: t-Test giá trị DO ( lần 1) t-Test: Two-Sample Assuming Equal Variances Than tràm 4.59 0.0009 0.0014 42.22516 9.4E-07 2.131847 1.88E-06 2.776445 Mean Variance Observations Pooled Variance Hypothesized Mean Difference df t Stat P(T